化工儀表及自動化--復(fù)習(xí)總結(jié)

1、化工儀表及自動化總結(jié)（我是結(jié)合老師課件和習(xí)題解答總結(jié)復(fù)制的，有些要自己補充，可自行修改）謝謝！1 簡述被控對象、被控變量、操縱變量、擾動（干擾）量、設(shè)定（給定）值和偏差的含義？被控對象 自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機器等。被控變量 被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量 受控制器操縱的，用以克服擾動的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。擾動量 除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的因素。設(shè)定值 被控變量的預(yù)定值。偏差 被控變量的設(shè)定值與實際值之差。2.自動控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可分為幾類?其中閉環(huán)系統(tǒng)中按設(shè)定值的不同形式又可分為幾種?簡述每種形式

2、的基本含義.答 自動控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可分為閉環(huán)自動控制系統(tǒng)和開環(huán)自動控制系統(tǒng).TCTT蒸汽冷物料熱物料閉環(huán)自動控制是指控制器與被控對象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動控制.如圖1-1(a)即是一個閉環(huán)自動控制.圖中控制器接受檢測元件及變送器送來的測量信號,并與設(shè)定值相比較得到偏差的大小和方向,調(diào)整蒸汽閥門的開度,改變蒸汽流量,使熱物料出口溫度回到設(shè)定值上.從圖1-1(b)所示的控制系統(tǒng)方塊圖可以清楚看出,操縱變量(蒸汽流量)通過被控對象去影響被控變量,而被控變量又通過自動控制裝置去影響操縱變量.從信號傳遞關(guān)系上看,構(gòu)成一個閉合回路. （a）控制器執(zhí)行器對象測量變送擾動被控變量設(shè)定值

3、（b）圖1-1 閉環(huán)自動控制基本結(jié)構(gòu)在閉環(huán)控制系統(tǒng)中,按照設(shè)定值的不同形式又可分為: (1)定值控制系統(tǒng) 定值控制系統(tǒng)是指設(shè)定值恒定不變的控制系統(tǒng).定值控制系統(tǒng)的作用是克服擾動對被控變量的影響,使被控變量最終回到設(shè)定值或其附近.以后無特殊說明控制系統(tǒng)均指定值控制系統(tǒng)而言.(2)隨動控制系統(tǒng) 隨動控制系統(tǒng)的設(shè)定值是不斷變化的.隨動控制系統(tǒng)的作用是使被控變量能夠盡快地,準(zhǔn)確無誤地跟蹤設(shè)定值的變化而變化（3）程序控制系統(tǒng) 程序控制系統(tǒng)的設(shè)定值也是變化的，但它是一個已知的時間函數(shù)，即設(shè)定值按一定的時間程序變化。開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控制對象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動控制系統(tǒng)。即操縱變量通

4、過被控對象去影響被控變量，但被控變量并不通過自動控制裝置去影響操縱變量。從信號傳遞關(guān)系上看，未構(gòu)成閉合回路。FT控制裝置開環(huán)控制系統(tǒng)分為兩種，一種按設(shè)定值進(jìn)行控制，如圖1-2（a）所示。這種控制方式的操縱變量（蒸汽流量）與設(shè)定值保持一定的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)設(shè)定值變化時，操縱變量隨其變化進(jìn)而改變被控變量。另一種是按擾動進(jìn)行控制，即所謂前饋控制系統(tǒng)，如圖1-2（b）所示。這種控制方式是通過對擾動信號的測量，根據(jù)其變化情況產(chǎn)生相應(yīng)控制作用，進(jìn)而改變被控變量。控制裝置（a）按設(shè)定值進(jìn)行控制的開環(huán)系統(tǒng) （b）按擾動進(jìn)行控制的開環(huán)系統(tǒng)圖1-2 開環(huán)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)開環(huán)控制系統(tǒng)不能自動地覺察被控變量的變化情況，也

5、不能判斷操縱變量的校正作用是否適合實際需要。3 自動控制系統(tǒng)主要由那些環(huán)節(jié)組成？各部分的作用是什么？答 自動控制系統(tǒng)主要由兩大部分組成。一部分是起控制作用的全套自動化裝置，對于常規(guī)儀表來說，它包含檢測元件及變送器、控制器、執(zhí)行器等；另一部分是受自動化裝置控制的被控對象。 在自動控制系統(tǒng)中，檢測元件及變送器用來感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)化成一種特定的信號（如氣壓信號或電壓、電流信號等）。控制器將檢測元件及變送器送來的測量信號與工藝上需要保持的設(shè)定值信號進(jìn)行比較得到偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢，按預(yù)先設(shè)計好的控制規(guī)律進(jìn)行運算后，將運算結(jié)果用特定的信號（如氣壓信號或電流信號）發(fā)送給執(zhí)行器。執(zhí)行器能

6、自動地根據(jù)控制器送來的信號值相應(yīng)地改變流入（或流出）被控變量的物料量或能量，克服擾動的影響，最終實現(xiàn)控制要求。4 什么是自動控制系統(tǒng)的過渡過程?對于任何一個控制系統(tǒng)，擾動作用是不可避免的客觀存在。系統(tǒng)受到擾動作用后，其平衡狀態(tài)被破壞，被控變量就要發(fā)生波動，在自動控制作用下，經(jīng)過一段時間，使被控變量回復(fù)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。把系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)進(jìn)入另一個平衡狀態(tài)之間的過程稱為系統(tǒng)的過渡過程。5什么是自動控制系統(tǒng)的方塊圖？它與工藝管道及控制流程圖有什么區(qū)別？答：自動控制系統(tǒng)的方塊圖是由傳遞方塊、信號先（帶有箭頭的線段）、綜合點、分支點構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中每一個方塊代表系統(tǒng)中的一個組成

7、部分，方塊內(nèi)填入表示其自身特征的數(shù)學(xué)表達(dá)式；方塊間用帶有箭頭的線段表示相互間的關(guān)系及信號的流向。采用方塊圖可直觀的顯示出系統(tǒng)中各組成部分以及它們之間的相互影響和信號的聯(lián)系，以便對系統(tǒng)特性進(jìn)行分析和研究。而工藝管道及控制流程圖則是在控制方案確定以后，根據(jù)工藝設(shè)計給出的流程圖，按其流程順序標(biāo)注有相應(yīng)的測量點、控制點、控制系統(tǒng)及自動信號、連鎖保護(hù)系統(tǒng)的圖。在工藝管道及控制流程圖上設(shè)備間的連線是工藝管線，表示物料流動的方向，與方塊圖中線段的含義截然不同6什么是控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)？答 在自動化領(lǐng)域內(nèi)，把被控變量不隨時間而變化的平衡狀態(tài)成為控制系統(tǒng)的靜態(tài)。在這種狀態(tài)下，自動控制系統(tǒng)的輸入（設(shè)定值和干擾）

8、及輸出（被控變量）都保持不變，系統(tǒng)內(nèi)各組成環(huán)節(jié)都不改變其原來的狀態(tài)，它們輸入、輸出信號的變化率為零。而此時生產(chǎn)仍在進(jìn)行，物料和能量仍然有進(jìn)有出。因此，靜態(tài)反映的是相對平衡狀態(tài)。系統(tǒng)的動態(tài)是被控變量隨時間而變化的不平衡狀態(tài)。當(dāng)一個原來處于相對平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，受到擾動作用的影響，其平衡狀態(tài)受到破壞，被控變量偏離設(shè)定值。此時，控制器就會改變原來的狀態(tài)，產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用，改變操縱變量克服擾動的影響，力圖恢復(fù)平衡狀態(tài)。從擾動發(fā)生，經(jīng)過控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這段時間內(nèi)整個系統(tǒng)都處在變動狀態(tài)中。7 什么是反饋？什么是正反饋和負(fù)反饋？負(fù)反饋在自動控制中有什么重要意義？答 把系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸出信號直

9、接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新引入輸入端的作法叫做反饋。反饋信號的作用方向與設(shè)定信號相反，即偏差信號為兩者之差，這種反饋叫負(fù)反饋；反之為正反饋。在控制系統(tǒng)中采用負(fù)反饋，是因為當(dāng)被控變量受到擾動后，若使其升高，則反饋信號升高，經(jīng)過比較，偏差信號將降低，此時控制器將發(fā)出信號而使執(zhí)行器動作，施加控制作用，其作用方向與擾動方向相反，致使被控變量下降，這樣就達(dá)到了控制的目的。作業(yè)1：什么是化工自動化？它有什么重要意義？書4：控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？7：12：15：給定值形式不同，自動控制系統(tǒng)可分哪幾類？n 將控制系統(tǒng)按照工藝過程需要控制的被控變量的給定值是否變化和如何變化來分類，這樣可將自動控制系統(tǒng)分為三類，

10、即定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。21：22：衰減震蕩過程五種重要品質(zhì)指標(biāo)1. 最大偏差或超調(diào)量最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個波的峰值。超調(diào)量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度。2. 衰減比衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個峰值的比。習(xí)慣表示為 n:1，一般 n 取為410之間為宜。3. 余差當(dāng)過渡過程終了時，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說余差就是過渡過程終了時的殘余偏差。4. 過渡時間從干擾作用發(fā)生的時刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時止，過渡過程所經(jīng)歷的時間叫過渡時間。5.震蕩周期

11、或頻率過渡過程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。在衰減比相同的情況下，周期與過渡時間成正比，一般希望振蕩周期短一些為好。第二章自動控制系統(tǒng)是由被控對象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器組成。1：什么是被控對象特性？什么是被控對象的數(shù)學(xué)模型？研究對象的特性，就是用數(shù)學(xué)的方法來描述出對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。這種對象特性的數(shù)學(xué)描述就稱為對象的數(shù)學(xué)模型。什么是被控對象特性?什么是被控對象的數(shù)學(xué)模型?研究被控對象特性有什么重要意義? 答 被控對象特性是指被控對象輸入與輸出之間的關(guān)系。即當(dāng)被控對象的輸入量發(fā)生變化時，對象的輸出量是如何變化、變化的快慢程度以及最終

12、變化的數(shù)值等。對象的輸入量有控制作用和擾動作用，輸出量是被控變量。因此，討論對象特性就要分別討論控制作用通過控制通道對被控變量的影響，和擾動作用通過擾動通道對被控變量的影響。 定量地表達(dá)對象輸入輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為該對象的數(shù)學(xué)模型。 在生產(chǎn)過程中，存在著各種各樣的被控對象。這些對象的特性各不相同。有的較易操作，工藝變量能夠控制得比較平穩(wěn)；有的卻很難操作，工藝變量容易產(chǎn)生大幅度波動，只要稍不謹(jǐn)慎就會越出工藝允許的范圍，輕則影響生產(chǎn)，重則造成事故。只有充分了解和熟悉對象特性，才能使工藝生產(chǎn)在最佳狀態(tài)下運行。因此，在控制系統(tǒng)設(shè)計時，首先必須充分了解被控對象的特性，掌握它們的內(nèi)在規(guī)律，才能選擇合

13、適的被控變量、操縱變量，合適的測量元件和控制器，選擇合理的控制器參數(shù)，設(shè)計合乎工藝要求的控制系統(tǒng)。特別在設(shè)計新型的控制系統(tǒng)時，例如前饋控制、解耦控制、自適應(yīng)控制、計算機最優(yōu)控制等，更需要考慮被控對象特性。2簡述建立對象的數(shù)學(xué)模型兩種主要方法。 答 一是機理分析法。機理分析法是通過對對象內(nèi)部運動機理的分析，根據(jù)對象中物理或化學(xué)變化的規(guī)律(比如三大守恒定律等)，在忽略一些次要因素或做出一些近似處理后推導(dǎo)出的對象特性方程。通過這種方法得到的數(shù)學(xué)模型稱之為機理模型，它們的表現(xiàn)形式往往是微分方程或代數(shù)方程。 二是實驗測取法。實驗測取法是在所要研究的對象上，人為施加一定的輸入作用，然后，用儀器測取并記錄表

14、征對象特性的物理量隨時間變化的規(guī)律，即得到一系列實驗數(shù)據(jù)或?qū)嶒炃€。然后對這些數(shù)據(jù)或曲線進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，求取對象的特性參數(shù)，進(jìn)而得到對象的數(shù)學(xué)模型。3描述簡單對象特性的參數(shù)有哪些?各有何物理意義? 答描述對象特性的參數(shù)分別是放大系數(shù)K、時間常數(shù)T、滯后時間。 放大系數(shù)K放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對象處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸出的變化量與輸入的變化量之比，即 由于放大系數(shù)K反映的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關(guān)系，所以放大系數(shù)是描述對象靜態(tài)特性的參數(shù)。 時間常數(shù)T時間常數(shù)是指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間。或當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新

15、的穩(wěn)態(tài)值的632所需時間。 時間常數(shù)T是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，因此它是對象的一個重要的動態(tài)參數(shù)。 滯后時間滯后時間是純滯后時間和容量滯后的總和。 輸出變量的變化落后于輸入變量變化的時間稱為純滯后時間，純滯后的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。容量滯后一般是因為物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力而引起的。 滯后時間也是反映對象動態(tài)特性的重要參數(shù)。5實驗測取對象特性常用的方法有哪些?答：實驗測取對象特性常用的方法有階躍響應(yīng)曲線法、矩形脈沖法。（下面這點是個人總結(jié)的，可以不看）2：數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式分類（1） 非參量模型當(dāng)數(shù)學(xué)模型是采用曲線或數(shù)據(jù)表格等來表示時，稱為非參量模

16、型。非參量模型可以通過記錄實驗結(jié)果來得到，有時也可以通過計算來得到。 （2） 參量模型當(dāng)數(shù)學(xué)模型是采用數(shù)學(xué)方程式來描述時，稱為參量模型。對象的參量模型可以用描述對象輸入、輸出關(guān)系的微分方程式、偏微分方程式、狀態(tài)方程、差分方程等形式來表示。 5 機理建模的根據(jù)是什么？根據(jù)對象或生產(chǎn)過程的內(nèi)部機理，列寫出各種有關(guān)的平衡方程，如物料平衡方程、能量平衡方程、動量平衡方程、相平衡方程以及某些物性方程、設(shè)備的特性方程、化學(xué)反應(yīng)定律、電路基本定律等，從而獲取對象（或過程）的數(shù)學(xué)模型，這類模型通常稱為機理模型。 68反映對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？它們對自動控制系統(tǒng)有什么影響？作n 一、放大系數(shù)K

17、將流量Q1的變化Q1看作對象的輸入，而液位h的變化h看作對象的輸出，那么在穩(wěn)定狀態(tài)時，對象一定的輸入就對應(yīng)著一定的輸出，這種特性稱為對象的靜態(tài)特性。 或 K在數(shù)值上等于對象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比。K越大，就表示對象的輸入量有一定變化時，對輸出量的影響越大，即被控變量對這個量的變化越靈敏。二時間常數(shù)T時間常數(shù)越大，表示對象受到干擾作用后，被控變量變化得越慢，到達(dá)新的穩(wěn)定值所需的時間越長。 三、滯后時間傳遞滯后又叫純滯后，一般用0表示。0的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送需要一段時間而引起的。容量滯后：對象在受到階躍輸入作用x后，被控變量y開始變化很慢，后來才逐漸加快，最后又變慢直至逐漸接

18、近穩(wěn)定值。一般是由于物料或能量的傳遞需要通過一定阻力而引起的。 自動控制系統(tǒng)中，滯后的存在是不利于控制的。所以，在設(shè)計和安裝控制系統(tǒng)時，都應(yīng)當(dāng)盡量把滯后時間減到最小。 第三章1什么是真值？什么叫儀表的基本誤差、測量誤差？真值是一個變量本身所具有的真實值，它是一個理想的概念，一般是無法得到的。儀表的基本誤差是指在規(guī)定條件下儀表的誤差。儀表的顯示數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值(真實值)之間存在著一個差值，這個差值稱為測量誤差。2什么叫壓力？表壓力，絕對壓力，負(fù)壓力（真空度）之間有何關(guān)系？壓力是垂直均勻地作用在單位面積上的力。絕對壓力、大氣壓、表壓、真空度之間的相互關(guān)系如圖31所示。p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對壓力

19、的零線當(dāng)被測壓力低于大氣壓力時，一般用負(fù)壓或真空度來表示。3何謂儀表的相對百分誤差和允許的相對百分誤差？相對百分誤差允許誤差說的“絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值max。4什么是節(jié)流現(xiàn)象?標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流體有哪幾種?流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流件有三種：標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、標(biāo)準(zhǔn)文丘里管。5根據(jù)工作原理不同，物位測量儀表有哪些主要類型?它們的工作原理各是什么?答按其工作原理主要有下列幾種類型。(1)直讀式物位儀表這類儀表主要有玻璃管液位計、玻璃板液位計等。它們是利用連通器的原理工作的。(2)差壓式物位儀表這類儀表又可分為壓

20、力式物位儀表和差壓式物位儀表。它們是利 用液柱或物位堆積對某定點產(chǎn)生壓力的原理而工作的。(3)浮力式物位儀表這類儀表又可分為浮子帶鋼絲繩或鋼帶的、浮球帶杠桿的和沉筒 式的幾種。它們是利用浮子的高度隨液位變化而改變或液體對浸沉于液體中的浮子(或沉 筒)的浮力隨液位高度而變化的原理來工作的。(4)電磁式物位儀表這類儀表可分為電阻式(即電極式)、電容式和電感式等幾種。它們是把物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，通過測出這些電量的變化來測知物位的。另外，還 有利用壓磁效應(yīng)工作的物位儀表。(5)核輻射式物位儀表這類儀表是利用核輻射透過物料時，其強度隨物質(zhì)層的厚度而 變化的原理而工作的，目前應(yīng)用較多的是7射線

21、。(6)聲波式物位儀表這類儀表可以根據(jù)它的工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式幾種。它們的原理是：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的 不同，測出這些變化就可以測知物位。 (7)光學(xué)式物位儀表這類儀表是利用物位對光波的遮斷和反射原理而工作的。它利用的光源可以是普通白熾燈光，也可以是激光。6用熱電偶測溫時，為什么要進(jìn)行冷端溫度補償?其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N?答 采用補償導(dǎo)線后，把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的地方，延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，但冷端溫度還不是o。而工業(yè)上常用的各種熱電偶的溫度熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度保持為o的情況下得到的，與它配套使用的儀表

22、也是根據(jù)這一關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的，由于操作室的溫度往往高于o，而且是不恒定的，這時，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢必然偏小，且測量值也隨冷端溫度變化而變化，這樣測量結(jié)果就會產(chǎn)生誤差。因此，在應(yīng)用熱電偶測溫時，又有將冷端溫度保持為o，或者進(jìn)行一定的修正才能得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補償。冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ幸韵聨追N：(1)冷端溫度保持為o的方法，(2)冷端溫度修正方法；(3)校正儀表零點法；(4)補償電橋法；(5)補償熱電偶法。7熱電阻測溫原理?答 熱電阻溫度計是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來進(jìn)行溫度測量的，其電阻值與溫度關(guān)系如下：可見，由于溫度的變化，導(dǎo)致了金屬導(dǎo)體電

23、阻的變化，只要設(shè)法測出電阻值的變化，就可達(dá)到溫度測量的目的。23熱電偶溫度計為什么可以用來測量溫度?（可能為其測溫原理）答 熱電偶溫度計是根據(jù)熱電效應(yīng)這一原理來測量溫度的。如圖22所示。+ +_ _+_ AB圖2-2 熱電偶測溫原理A、B為兩種不同材料的金屬導(dǎo)體，若把兩根導(dǎo)體兩端焊接在一起，形成閉合回路。由于A、B兩種不同的金屬，它們的自由電子密度不相同，則在兩接點處形成了兩個方向相反的熱電勢(設(shè)tto)。這樣，就可以用圖315(b)作為(a)的等效電路，其中，為熱偶絲的等效電阻。在此閉合回路中總的熱電勢為：當(dāng)A、B材料確定后，熱電勢是接點溫度t和的函數(shù)之差。若一端溫度保持不變，即為常數(shù)，則熱

24、電勢就成為另一端溫度t的單值函數(shù)了。若t就是被測溫度，那么只要測出熱電勢的大小，就能判斷測溫點溫度的高低。這就是利用熱電現(xiàn)象來測量溫度的原理。一個例題：檢定一塊1.5級刻度為0100Pa的壓力表,發(fā)現(xiàn)在50 Pa處的誤差最大,為1.4 Pa,其它刻度處的誤差均小于1.4 Pa,問這塊壓力表是否合格?解 該表的最大引用誤差為所以,這塊壓力表合格.概念：（1）絕對誤差 對同一參數(shù)進(jìn)行測量時，儀表指示值x與標(biāo)準(zhǔn)表的指示值之差稱為絕對誤差，即標(biāo)準(zhǔn)表的指示值稱作為標(biāo)準(zhǔn)值或真實值。絕對誤差的單位與指示值的單位相同，有正、負(fù)之分。符號為“+”時，表示指示值高于標(biāo)準(zhǔn)值；符號為“”時，表示指示值低于標(biāo)準(zhǔn)值。（2

25、）相對誤差 絕對誤差的大小并不能完全精確地判斷測量的準(zhǔn)確程度。原因是，同樣的絕對誤差，相對于很大的被測量來說是小的，甚至可以忽略不計，但相對較小的被測量來說，則是很大的，應(yīng)引起足夠多的重視，這樣就引出了相對誤差。儀表某點指示值的相對誤差就是該點的絕對誤差與該點的標(biāo)準(zhǔn)值之比的百分?jǐn)?shù)，可表示為：相對誤差沒有單位。（3）引用誤差 即折合誤差，又稱相對百分誤差。它是校驗過程中儀表的最大絕對誤差相對儀表標(biāo)尺范圍（量程范圍）的百分?jǐn)?shù)。如用表示相對百分誤差，則式中 最大絕對誤差；儀表的測量上限；儀表的測量下限。（4）儀表的允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對

26、百分誤差去掉“”號及“”號，便可以用來確定儀表的精確度等級。目前常用的精確度等級有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數(shù)變化量的比值。即式中，S為儀表的靈敏度；為指針的線位移或角位移；x為引起所需的被測參數(shù)變化量。 （5）霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實現(xiàn)壓力的測量。 霍爾電勢可用下式表示 式中，UH為霍爾電勢；RH為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B為磁感應(yīng)強度；I為控制電流的大小。 霍爾

27、電勢與磁感應(yīng)強度和電流成正比。提高B和I值可增大霍爾電勢UH，但兩者都有一定限度，一般I為320mA，B約為幾千高斯，所得的霍爾電勢UH約為幾十毫伏數(shù)量級。 導(dǎo)體也有霍爾效應(yīng)，不過它們的霍爾電勢遠(yuǎn)比半導(dǎo)體的霍爾電勢小得多。 （6）應(yīng)變效應(yīng)：應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變原理構(gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時，其阻值減?。ㄔ黾樱偻ㄟ^橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計或其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計。 （7）什么叫標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置國內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置

28、”。 （8）節(jié)流現(xiàn)象流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。 第四章1顯示儀表分為幾類？各有什么特點？分類：模擬式顯示儀表。數(shù)字顯示儀表。屏幕顯示儀表3自動電子平衡電橋與自動電子電位差計的比較相同處 與這兩種儀表配套的測溫元件（熱電偶、熱電阻）在外形結(jié)構(gòu)上十分相似。 儀表的外形及其組成：如放大器、可逆電機、同步電機及指示記錄部分都是完全相同的。 不同處 它們的輸入信號不同。 兩者的作用原理不同。 當(dāng)用熱電偶配電子電位差計測溫時，其測量橋路需要考慮熱電偶冷端溫度的自動補償問題；而用熱電阻配電子平衡電橋測溫時，則不存在這個問題。 測溫元件與測

29、量橋路的連接方式不同4電子電位差計的測量原理？根據(jù)這種電壓平衡原理來進(jìn)行工作。第五章1控制儀表經(jīng)歷的三個階段？ 基地式控制儀表 單元組合式儀表中的控制單元 以微處理器為基元的控制裝置2控制器的控制規(guī)律是指什么?常用的控制規(guī)律有哪些?答所謂控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號戶與輸入偏差信號P之間的關(guān)系，即式中z測量值信號；x給定值信號lf是指某種函數(shù)關(guān)系。常用的控制規(guī)律有位式控制、比例控制(P)、積分控制(I)、微分控制(D)以及它們的組合控制規(guī)律，例P1、PD、PID等。4什么是位式控制?它有什么特點?答位式控制器的輸出只有數(shù)個特定的數(shù)值，或它的執(zhí)行機構(gòu)只有數(shù)個特定的位置。最為常見的是雙位控

30、制，它的輸出只有兩個數(shù)值(最大或最小)，其執(zhí)行機構(gòu)只有兩個特定的位置(關(guān)或開)。 位式控制器結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、易于實現(xiàn)，應(yīng)用較普遍。但它的控制作用不是連續(xù)變化的，由它所構(gòu)成的位式控制系統(tǒng)其被控變量的變化將是一個等幅振蕩過程，不可能使被控變量穩(wěn)定在某一個數(shù)值上。5什么是比例控制規(guī)律?它有什么特點？ 答 比例控制規(guī)律(P)是指控制器的輸出信號變化量戶與輸入偏差信號變化量e之間成比例關(guān)系，即，式中比例放大系數(shù)。 比例控制的優(yōu)點是反應(yīng)快、控制及時，其缺點是當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷改變時，控制結(jié)果有余差存在。余差的產(chǎn)生是由比例控制本身的特性所決定的。這是由于比例控制器的p與e成一一對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)負(fù)荷改變后，需要產(chǎn)生

31、一定的控制作用戶，與之對應(yīng)必然要有一定的偏差e存在。 比例控制規(guī)律是一種基本的控制規(guī)律。但它有余差存在，故只在對被控變量要求不高的場合，才單獨使用比例控制作用。7什么是積分控制規(guī)律?什么是比例積分控制規(guī)律?它有什么特點?為什么積分控制能消除余差？答：積分控制規(guī)律是指控制器的輸出變量戶與輸入偏差e的積分成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 式中積分比例系數(shù)。 在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上積分控制作用，便構(gòu)成比例積分控制規(guī)律，其輸出戶與輸入P的關(guān)系為： 積分控制規(guī)律的特點是控制緩慢，但能消除余差。比例積分控制規(guī)律的特點是控制既及時，又能消除余差。 當(dāng)有偏差存在時，輸出信號將隨時間增長（或減小）。 當(dāng)偏差為零時，

32、輸出才停止變化而穩(wěn)定在某一值上，因而用積分控制器組成控制系統(tǒng)可以達(dá)到無余差。8什么是微分控制與比例微分控制?它有什么特點？理想微分控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？為什么不能單獨使用？答：微分控制規(guī)律是指控制器的輸出變化量戶與輸入偏差e的變化速度成正比，即 式中丁微分時間。 在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上微分控制作用，便構(gòu)成比例微分控制規(guī)律，其輸出戶與輸入e的關(guān)系為： 微分控制規(guī)律的特點是有一定的超前控制作用，能抑制系統(tǒng)振蕩，增加穩(wěn)定性(但微分作用不宜過強)。在控制系統(tǒng)中，一般不單獨使用微分作用，而是與比例作用同時使用。如果要消除余差，就得再加上積分控制作用，構(gòu)成比例積分微分三作用控制規(guī)律(PID)。1

33、1模擬式控制器主要由哪幾部分組成?畫出其框圖，說明各部分的作用。（不能確定是不是這些？） 答：模擬式控制器主要由比較環(huán)節(jié)、放大器和反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成，其基本框圖見圖51。 比較環(huán)節(jié)的作用是將給定信號與測量信號進(jìn)行比較，以產(chǎn)生與比較結(jié)果成比例的偏差信號。 放大器實質(zhì)上是一個穩(wěn)態(tài)增益很大的比例環(huán)節(jié)。 反饋環(huán)節(jié)的作用是通過正、負(fù)反饋來實現(xiàn)比例、積分、微分控制規(guī)律。 對于不同的模擬式控制器，其各部分的具體結(jié)構(gòu)形式及具體的聯(lián)接方式會有所不同。數(shù)字式控制器與模擬式控制器的異同點： 數(shù)字式控制器模擬式控制器構(gòu)成原理（不同點）數(shù)字技術(shù)模擬技術(shù)所用器件（相同點|）以微處理機為核心部件以運算放大器等模擬電子器件為基本部

34、件第六章1氣動執(zhí)行器的組成部分和分類？氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？控制閥結(jié)構(gòu)的類型？氣動執(zhí)行器主要由執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)兩部分組成。o 執(zhí)行機構(gòu)n 執(zhí)行器的推動裝置。o 薄膜執(zhí)行機構(gòu)：氣壓推動薄膜并帶動連桿運動。o 活塞執(zhí)行機構(gòu)：氣壓推動活塞并帶動連桿運動。o 控制機構(gòu)n 直接作用于對象，并使對象的運動發(fā)生改變的裝置。作用：通過改變（閥心與閥座之間的）流通面積來改變被控介質(zhì)的流量，從而達(dá)到控制工藝參數(shù)的目的。控制閥的分類：直通單座控制閥；直通雙座控制閥；角形控制閥；三通控制閥；隔膜控制閥；蝶閥；球閥；凸輪撓曲閥 ；籠式閥2控制閥的流量特性是什么？什么是控制閥的工作流量特性？答控制

35、閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（或相對位移）之間的關(guān)系，即式中相對流量是控制閥某一開度時的流量Q與全開時的流量之比。相對開度是控制閥某一開度時的閥桿行程了與閥桿總行程之比。在實際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，這使得流量特性稱為工作流量特性。3何為控制閥的理想流量特性和工作流量特性？答閥前后壓差保持不變時的流量特性稱為理想流量特性；在實際使用過程中，閥前后的壓差會隨閥的開度的變化而變化，此時的流量特性稱為工作流量特性。4.什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式？其選擇原則是什么？隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號的增加，閥逐漸打開的稱為氣開式，反之稱為氣關(guān)式。氣開、氣關(guān)式的選擇主

36、要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的。一般來講，閥全開時，生產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險的選氣開式；閥全關(guān)時，生產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險的應(yīng)選氣開式；或：氣開閥與氣關(guān)閥的選擇原則主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。信號壓力中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置時危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時，閥門能自動打開，保證安全。反之閥處于關(guān)閉時危害性小，則應(yīng)選用氣開閥。 6為什么說等百分比特性又叫對數(shù)特性？與線性特性比較起來它有什么優(yōu)點？等百分比（對數(shù)）流量特性：是指單位相對行程變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關(guān)系，即控制閥的放大系數(shù)隨相對流量的增加而增大。用數(shù)學(xué)式表示

37、為： 在同樣的行程變化下，流量小時，流量變化小，控制平穩(wěn)緩和；流量大時，流量變化大，控制靈敏。補充：執(zhí)行器的作用：接收控制器送來的控制信號，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。第七章1何為簡單控制系統(tǒng)?試畫出簡單控制系統(tǒng)的典型方塊圖。由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？ 答：所謂簡單控制系統(tǒng)，通常是指由一個被控對象、一個檢測元件及傳感器(或變送器)、一個控制器和一個執(zhí)行器所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此有時也稱為單回路控制系統(tǒng)。2被控變量的選擇原則是什么? 答：被控變量的正確選擇是關(guān)系到系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)期控制效果的重要因素，它的選擇的一般原則是： (1)被控變量應(yīng)能

38、代表一定的工藝操作指標(biāo)或是反映工藝操作狀態(tài)的重要變量； (2)被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過程中經(jīng)常變化，因而需要頻繁加以控制的變量； (3)被控變量應(yīng)盡可能選擇工藝生產(chǎn)過程的直接控制指標(biāo)，當(dāng)無法獲得直接控制指標(biāo)信號，或其測量或傳送滯后很大時，可選擇與直接控制指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo); (4)被控變量應(yīng)是能測量的，并具有較大靈敏度的變量； (5)被控變量應(yīng)是獨立可控的； (6)應(yīng)考慮工藝的合理性與經(jīng)濟性。 3操縱變量的選擇原則是什么? 答：(1)操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量; (2)操縱變量應(yīng)是對被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要大一些，時間常數(shù)要小一些，純滯后時間要盡量小; (3)操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟性。4試述自動控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律及其特點和應(yīng)用場合。 答：控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律有比例(P)、比例積分(PI)、比例積分微分(PID)控制規(guī)律。 比例控制規(guī)律是控制器的輸出信號與它的輸入信號(給定值與測量值的偏差)成比例。它的特點是控制及時，克服干擾能力強，但在系統(tǒng)負(fù)荷變化后，控制結(jié)果有余差。這種控制規(guī)律適用于對象控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、對控制要求不高的場合。 比例積分控制規(guī)律是控制器的輸出信號不僅與輸入信號成比